Naziemne skanowanie laserowe obiektów sakralnych z zastosowaniem technologii HDS Terrestrial laser scanning of sacred buildings in HDS technology

Transkrypt

1 NAUKA SCIENCE Micha K dzierski, Anna Fry kowska Rafa D browski, Michalina Wili ska Naziemne skanowanie laserowe obiektów sakralnych z zastosowaniem technologii HDS Terrestrial laser scanning of sacred buildings in HDS technology 1. Wst p W przeci gu ostatnich kilkunastu lat zauwa alny jest bardzo dynamiczny rozwój technologii naziemnego skanowania laserowego (NSL). NSL jest technologi umo liwiaj c dokonanie (w pe ni automatycznie) precyzyjnego pomiaru obiektu przestrzennego poprzez skanowanie powierzchni budynku, rze by etc. W wyniku pomiaru otrzymuje si tzw. chmur punktów (punkty o wspó rz dnych X, Y, Z oraz intensywno ). Pozyskana zostaje w ten sposób informacja o geometrii obiektu, a tak e o intensywno ci powracaj cego sygna u. Na podstawie tak du ej liczby punktów mo liwe jest wykonanie bardzo dok adnych modeli elewacji czy wn trza ko cio- ów, a tak e niezb dnych rysunków wektorowych czy przekroi, które cz sto s wykorzystywane przez architektów i konserwatorów zabytków do odtworzenia stanu faktycznego obiektu sprzed renowacji lub wizualizacji geometrii obiektu. W artykule przedstawione zostanie wykorzystanie w architekturze sakralnej technologii naziemnego skanowania laserowego na przyk adzie opracowania zabytkowego ko cio a drewnianego w ukowie. Pomiary wykonane zosta y skanerami: impulsowym ScsanStation2 oraz fazowym HDS Zastosowanie NSL do badania stanu obiektów zabytkowych Dzi ki NSL mo liwy jest bezdotykowy pomiar, czy te badanie struktury lub geometrii obiektów przestrzennych. Wi e si z to z mo liwo ci wy- Praca dopuszczona do druku po recenzjach 1. Introduction Recently, the use of terrestrial laser scanning (TLS) is more and more popular. TLS technology can be used to conduct (fully automatically) precise measurements of space objects by scanning the surface of buildings, sculptures, etc. As a result of the measurement you get so called point cloud (points with the X, Y, Z coordinates and the intensity value) This way you can get the information about the geometry of an object as well as about the intensity of the returning signal. On the basis of such a huge number of points it is possible to generate highly accurate models of the facades or interiors of churches as well as necessary vector drawings or cross sections which are often used by architects and art conservators to restore the original condition of buildings from before renovation or for visualization of the geometry of such objects. In this paper we present the use of the terrestrial laser scanning technology in documenting sacred architecture heritage, based on example of the wooden church in Zukow. The survey was performed with two different types of scanners: pulsed scanner (ScanStation2) and phase-based scanner (HDS 6000). 2. The application of TLS in surveys of architectural heritage With the use of TLS it is possible to remotely measure or study the structure and geometry of spatial objects. This results in a possibility of Article accepted for publishing after reviews 670

2 konania pomiarów nie tylko w miejscach trudnodost pnych (jak np. sklepienia ko cielne), ale tak e pomiaru elementów o skomplikowanej budowie czy kszta cie (ornamenty, filary, o tarze itp.). Ponadto, co jest szczególnie istotne z punktu widzenia architektów dane te mog by eksportowane do plików systemów typu CAD (formaty.dxf,.dgn itp.), gdzie na ich podstawie generowane s rysunki wektorowe czy te trójwymiarowe modele Pozyskiwanie danych W ramach prac badawczych wykonane zosta o skanowanie zabytkowego drewnianego ko cio a w ukowie k. Warszawy za pomoc dwóch typów skanerów: impulsowego Leica ScanStation2 oraz fazowego HDS6000. Skaner Leica ScanStation2 jest skanerem impulsowym o zasi gu kilkuset metrów umo liwiaj cym wykonanie pomiarów z milimetrow precyzj. Jego wysoka produktywno jest zapewniona poprzez wysok dok adno wyznaczenia wspó rz dnych punktów w przestrzeni (6 mm), pomiaru odleg o ci (4 mm), a przede wszystkim niespotykan dot d zdolno zag szczenia cie ki skanowania poni ej 1 mm. Jest to szczególnie przydatne przy precyzyjnych pomiarach niewielkich elementów architektonicznych lub przemys owych. Przewag systemu jest równie mo liwo wizualnego umiejscowienia pojedynczego, specyficznego punktu czy wybranego elementu obiektu na badanej powierzchni i wykonanie bardzo dok adnego pomiaru tego elementu. Skaner posiada równie wbudowan kamer cyfrow o rozdzielczo ci 6,4 mln pikseli. Z kolei skaner HDS6000 jest skanerem fazowym o pr dko ci skanowania do 500 tys. pkt/s i zasi gu do 80 m. Jest ultraszybkim skanerem nowej generacji i pozwala na wyznaczenie wspó rz dnych punktu z dok adno ci do 6 mm na odleg o ci 25 m i odpowiednio 10 mm na odleg o ci 50 m. Oba systemy skanuj ce sterowane s z wykorzystaniem oprogramowania Cyclon Zasada pomiaru Obecnie wykorzystywanymi typami systemów skanuj cych s : impulsowy skaner laserowy i fazowy skaner laserowy. Pomiar laserowy polega na wyemitowaniu wi zki wiat a koherentnego, która odbija si od przeszkody (badany obiekt) i powraca do urz dzenia. Wówczas pozyskiwana zostaje informacja o odleg o ci (czasie przebiegu wi zki tam i z powrotem) oraz o k tach poziomym i pionowym do obiektu wzgl dem skanera. Nast pnie wyznaczone zostaj wspó rz dne przestrzenne ka dego punktu. Ró nica pomi dzy skanerem impul- making measurements not only in places with difficult access (such as church vaults) but also the measurements of elements with complicated structure or shape (ornaments, pillars, altars, etc.). Furthermore, which is especially important from the point of view of the architects the data can be exported to CAD system files (formats.dxf,.dgn, etc.), where 2D vector drawings or 3D models can be generated Data collection The survey included scanning of the historical wooden church in Zukow near Warsaw with the use of two types of scanner: pulsed scanner Leica ScanStation2 and phase-based scanner HDS6000. Leica ScanStation2 is a pulsed scanner with the range of a few hundred meters whose precision is sufficient to conduct measurements with few millimeters precision. Its high productivity is assured by the high precision of calculation of the coordinates of spatial points (6 mm), measurements of distance (4 mm) and first of all the high scanning density which can be even below 1 mm. This is especially useful in precise measurements of small architectural or industrial details. Another advantage of this system is the possibility of visual location of a single, specific point or a chosen detail of an object on test area and conducting a very precise measurement of such an object. The scanner also has a built-in digital camera with the resolution of 6.4 million pixels. On the other hand, HDS6000 is a phasebased scanner with the scanning speed of up to 500 thousand points/s and the range of up to 80 m. This is a new generation ultra-fast scanner which can locate the coordinates of a point with the precision of up to 6 mm at the distance of 25 m or respectively 10 mm at the distance of 50 m. Both scanning systems are supported by Cyclon software Measurement method At present two types of scanning systems are used: pulsed laser scanner and phase-based laser scanner. Laser measurement consists in emitting a coherent light beam which reflects against any obstacle (object of study) and returns to the device. Then the information is collected about the distance (beam travel time) as well as horizontal and vertical angles from an object to the scanner. Next the spatial coordinates of each point are calculated. The difference between pulsed scanner and phase-based scanner is based on the method 671

3 sowym a fazowym sprowadza si do metody wyznaczenia odleg o ci (pomiar czasu przebiegu impulsu lub pomiar fazy wi zki lasera). Pozyskiwanie danych Proces pozyskiwania danych z naziemnego skaningu laserowego sk ada si z kilku etapów: zaplanowania stanowisk pomiarowych, skanowania, rejestracji danych (po czenia poszczególnych skanów i ujednolicenia uk adu wspó rz dnych), przetwarzania danych: wektoryzacja, modelowanie itp Zaplanowanie stanowisk pomiarowych Wcze niejsze rozplanowania stanowisk pomiarowych jest szczególnie istotne szczególnie wtedy, gdy mówimy o pomiarze skanerem fazowym, charakteryzuj cym si niewielkim zasi giem (zw aszcza je eli k t skanowania do obiektu jest du y). Autorzy publikacji przeprowadzili ju badania dotycz ce wp ywu k ta skanowania i odleg o ci skanowania na ilo i jako powracaj cego sygna u odbitego od ró nego rodzaju struktur. By y to próbki materia ów takich jak: ceg a, drewno, szk o witra owe, beton, ró nego typu ska y, z jakich mog by zbudowane zabytkowe ko cio- y. Z przeprowadzonych wcze niej bada dla skanera impulsowego wynika, i dla materia ów typu drewno czy ceg a liczba punktów odbitych spada wyra nie ju na odleg o ci 200 m, a tak e przy k tach skanowania powy ej 45. W tabeli 1 przedstawione s wyniki dla przyk adowych materia ów: ceg y i drewna. Oprócz spadku liczby punktów zauwa alne jest, i przy odleg o ci od obiektu rz du 100 m i dla warto ci k tów obrócenia próbek tylko do 45 warto intensywno ci odbicia spada ponad dwukrotnie. Na odleg o ciach powy ej 200 m, dla ceg y liczba zarejestrowanych punktów spad a do zera, zatem nie mo na by o zarejestrowa intensywno ci odbicia, nawet dla niewielkich warto ci k tów obrotu. Taka informacja o charakterze materia u jest szczególnie istotna przy wyborze i rozmieszczeniu stanowisk skanera. Z kolei w przypadku skanera fazowego praktyczna odleg o skanowania nie przekracza 50 m przy odpowiednim ustawienie stanowisk (mo liwe prostopadle do obiektu). Dla wi kszych k tów padania wi zki (rz du ), zw aszcza dla powierzchni ciemnych (pokrycia dachowe), liczba zarejestrowanych punktów spada kilkakrotnie. W przypadku elementów drewnianych zasi g skanowania jest znacznie wi kszy. of calculating the distances (measurements of pulse travel time or the measurements of the laser beam phase). Data collection The process of data collection from the terrestrial laser scanner includes a few stages: planning the measurement stations scanning data registration (referencing of individual scans and unification of the system of coordinates) data processing: vectorization, modeling, etc Planning the measurement stations Planning of the measurement stations is especially important in the case of measurement with the use of the phase-based scanner which has a small range (especially if the scanning angle is unfavorable). The authors of the publication have already conducted research regarding the impact of the scanning angle and distance on the number and the quality of the returning signal reflected from different types of structure. The sample materials included brick, wood, stained-glass, concrete and different types of rock from which historical churches can be built. The tests conducted with the use of the pulsed scanner demonstrate, that when such materials as wood or brick were used, the number of reflected points drops significantly already at the distance of 200 m as well as with the scanning angles over 45. Table 1 presents the results for sample materials: brick and wood. Apart from the drop of the number of points, it is evident that with the distance from the object of about 100 m and for the values of the angles of rotation of the samples only up to 45, the value of reflection intensity drops more than twice. For the distance of over 200 m, in the case of brick, the number of registered points dropped to zero, so it was impossible to register the reflection intensity even for low values of the angles of rotation. Such information about the nature of material is especially important when selecting and locating the scanner measurement stations. On the other hand, in the case of the phase-based scanner the practical distance of scanning does not exceed 50 m with the correct distribution of stations (possibly perpendicular to the object). For scanning angels in a range about 30-40, especially for dark surfaces (roofing claddings), the number of registered points drops several times. In the case of wooden elements, the range of scanning is much greater. 672

4 Tab. 1. Liczba punktów odbitych od próbki wraz z intensywno ci odbicia od przyk adowych powierzchni: ceg y, drewna Number of points reflected from the sample and reflection intensity. Examples: for the brick and wood Odleg o [m] Distance [m] K t [ ] Angle [ ] Liczba punktów odbitych Number of reflected points Powy sze wyniki zosta y uwzgl dnione podczas planowania rozmieszczenia stanowisk pomiarowych (rys. 1). Stanowiska zosta y rozmieszczone tak, aby mo liwe by o zeskanowanie wszystkich elementów ko cio a (zarówno wn trza, jak i elewacji). Zewn trzna elewacja budynku pomierzona zosta a z czterech stanowisk, wewn trzna za na podstawie 2 stanowisk. Do po- czenia obu cz - ci wykorzystano grup tarcz celowniczych HDS. Tarcze ustawione zosta y przed wej- ciem do ko cio- a, a tak e na bramie przed ko cio- em. Dodatkowo, z uwagi na konstrukcj ko cio a, mo liwy by pomiar tarczy HDS (punktu wi cego) równie przez drzwi boczne (tarcza T17, rys. 1). Ceg a Brick Intensywno odbicia Reflection intensity Liczba punktów odbitych Number of reflected points Drewno Wood Intensywno odbicia Reflection intensity , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , The results presented above were taken into account when planning the location of the measurement stations (fig. 1). The stations were located in such a way as to enable the scanning of all details of the church (both inside and outside). The facades of the building were measured from four stations, whereas the interior from two stations. In order to connect both parts, a group of HDS targets was used. The targets were placed in front of the church entrance, as well as on the gate in front of the church. Additionally, due to the construction of the church, it was possible to measure the HDS target (tie point) also through side doors (target T17, fig. 1). Rys. 1. Szkic rozmieszczenia stanowisk i tarcz celowniczych HDS dla pomiaru skanerem impulsowym. Oznaczenia: ST stanowiska pomiarowe, T tarcze celownicze HDS; kolorem szarym zaznaczono obiekt-ko ció ; na zdj ciu: widok rozmieszczenia grupy tarcz celowniczych na bramie wjazdowej Fig. 1. Sketch of the pulsed laser scanner stations (ST) and HDS targets (T). Gray color represents the church and the photo on the left the group of the HDS targets, located on the entrance gate 673

5 Skanowanie obiektu Zewn trzna cz budynku zeskanowana zosta- a z rozdzielczo ci 5 mm (na zadanej odleg o- ci ok. 30 m). W wyniku pomiaru pozyskanych zosta o ok. 10 mln punktów przedstawiaj cych elewacj budynku. Skany wykonane na poszczególnych stanowiskach zapisywane zosta y w bazie danych w tzw. rodowiskach skanowania (ang. ScanWorlds). Z ka dego stanowiska widocznych by o co najmniej 5 wspólnych sygna ów. Podczas pozyskiwania informacji o po o eniu punktów w przestrzeni pozyskuje si równie bardzo wa n dan mianowicie warto intensywno ci powracaj cego sygna u. Na jej podstawie mo emy stwierdzi jak silny by powracaj cy do detektora sygna. Rys. 2a przedstawia skan budynku w domy lnych barwach skanera. Czerwona barwa oznacza sygna o ma ym albedo, z kolei niebieska o bardzo wysokim albedo. Na rys. 2b widoczne s te same chmury punktów, ale z tekstur pozyskana na podstawie wbudowanej w skaner impulsowy kamery cyfrowej. Taka prezentacja danych bardzo cz sto u atwia interpretacj, czy te odnalezienie konkretnych szczegó ów na obiekcie Scanning of the church The external part of the building was scanned with the 5 mm resolution (at distance of about 30 m). As a result of the measurement about 10 million points representing the facade of the building were acquired. The scans made from individual stations were recorded in the database in so called ScanWorlds. At least five common HDS targets were visible from each station. During cloud point acquisition, some other very important information is obtained too namely the value of intensity of the returning signal. It can be used to determine the strength of the signal returning to the detector. Fig. 2a shows the scan of the building in colors representing reflection intensity. Red color represents the signal with low albedo, whereas blue color represents very high albedo. In fig. 2b you can see the same point clouds but with the texture collected by the pulsed scanner built-in digital camera. Such a presentation of data very often facilitates the interpretation or finding specific details. For comparison, the measurements of the same object were made with the use of the phase-based scanner HDS Rys. 2. Po czone skany ko cio a w ukowie: a) widok w barwach intensywno ci odbicia (barwy ze skanera), b) skany z na o on tekstur pozyskan ze zdj cyfrowych Fig. 2. Registered scans of the church in Zukow: a) intensity colors (colors from scanner) b) textured scans Dla porównania przeprowadzono pomiary tego samego obiektu z wykorzystaniem skanera fazowego HDS Pomimo faktu, e deklarowana rozdzielczo skanowania wynosi a 4 mm na odleg o- ci 30 m, a teoretyczny zasi g skanera to 80 m, widoczne s braki w danych. Szczególnie zauwa alne jest to na dachu budynku oraz wie y, gdzie istotnym czynnikiem wp ywaj cym na zakres skanowania by kolor pokrycia dachowego, odleg o oraz k t do stanowiska. W przypadku pomiarów elewacji obiektów sakralnych zdecydowanie korzystniejszy jest pomiar skanerem impulsowym. Despite the fact that the rated resolution of scanning was 4 mm at the distance of 30 m and the theoretical range of the scanner is 80 m, some data are missing. This is especially evident on the roof of the building and the tower, where the significant factors affecting the scan was the roof color, the distance and the station angle. In the case of the measurements of the facades of sacred buildings the pulsed scanner is definitely more useful. 674

6 Skaner impulsowy Skaner fazowy Rys. 3. Porównanie wyników pomiarów skanerami impulsowym i fazowym Fig. 3. Comparison of the measurements conducted by pulsed and phase-base scanner Skanowanie wn trza Celem skanowania wn trza ko cio a by o wykonanie dokumentacji szczegó ów takich jak ornamenty, rze by, sklepienie, newralgiczne elementy konstrukcji itp. Skanowanie wn trzna wykonane zosta o z rozdzielczo ci 7 mm, a dla wybranych elementów g sto cie ki skanowania zosta a zwi kszona do 3 mm. Dzi ki takiej liczbie punktów mo na wykona dok adne trójwymiarowe modele i ortoobrazy cian, sufitu, okien oraz rze b. Rys. 4a i b przedstawia skany wn trzna ko cio a wykonane odpowiednio skanerem fazowym i impulsowym Interior scanning The objective of the scanning of the church interior was to create documentation of such details as ornaments, sculptures, vaults, critical elements of the construction, etc. The interior was scanned with the 7 mm resolution, and for selected elements the scanning path density was increased to 3 mm. With that number of points it is possible to generate detailed 3D models and orthophotos of the walls, ceiling, windows and sculptures. Fig. 4a and b show the scans of the interior of the church made with the phase-based and pulsed scanners respectively. Rys. 4. Skany wn trza ko cio a wykonane: a) skanerem fazowym, b) skanerem impulsowym Fig. 4. The scans of the church interior: a) pulsed scanner, b) phase-based scanner Ju na etapie pozyskiwania danych zauwa alna staje si jedna z podstawowych ró nic pomi dzy skanerami impulsowymi i fazowymi tj. zasi g i rozdzielczo skanowania. Skaner impulsowy po- Already at the stage of data acquisition, one of the basic differences between the pulsed scanner and phase-based scanner becomes evident the scanning range and resolution. The pulsed scanner 675

7 siada znacznie wi ksze mo liwo ci pomiaru obiektów wysokich (u yteczny zasi g do 200 m), a ponadto zdolno zag szczenie cie ki skanowania poni ej 1 mm. Z kolei skanery fazowe w zastosowaniach wewn trznych s zdecydowanie bezkonkurencyjne w porównaniu ze skanerami impulsowymi. Dla porównania: skanowanie wn trzna ko cio a w pe nym zasi gu (czyli 360 stopni na 270 stopni) skanera impulsowego trwa o ok. 120 minut, natomiast fazowego 23 minuty, przy du o wy szej rozdzielczo ci. Skaner fazowy umo liwia pomiar du o wi kszej liczby punktów w tym samym czasie Rejestracja danych Pierwszym, wst pnym opracowaniem danych pomiarowych jest czenie i wzajemne orientowanie skanów pozyskanych z pomiarów wykonanych na poszczególnych stanowiskach, czyli tzw. rejestracja. I tak, dla cz ci zewn trznej i wewn trznej, rejestracja metod na tarcze, gdzie punktami wi cymi s w a nie tarcze HDS (zarówno dla skanera impulsowego, jak i fazowego) przeprowadzona zosta a z b dem rednim nie przekraczaj cym warto ci 3 mm. Warto zauwa- y, e b dy na poszczególnych tarczach osi gaj warto ci na poziomie dok adno ci pomiaru skanera, rz du 2-3 mm Przetwarzanie danych wektoryzacja i modelowanie 3D Z punktu widzenia opracowa architektonicznych coraz bardziej popularne staj si trójwymiarowe modele obiektów oraz rysunki wektorowe, najcz - ciej generowane w systemach typu CAD. Dane pozyskane ze skanowania laserowego przedstawiaj powierzchni jako nieuporz dkowan chmur punktów. Nie przedstawia ona jednak obiektu jako struktury o konkretnej geometrii. Do wizualizacji struktury wykorzystuje si rysunki wektorowe oraz modele przestrzenne. Rysunek wektorowy mo e by utworzony manualnie, pó automatycznie lub automatycznie. Pierwsze dwie metody polegaj na rysowaniu przez operatora szkieletu konstrukcji b d poszczególnych elementów architektonicznych, poprzez zdefiniowanie przez operatora przebiegu linii, kraw dzi oraz w z ów cz cych poszczególne elementy z zachowaniem topologii obiektu. Jest to typowe podej cie wykorzystywane w systemach CAD. Automatyczne generowanie wektora za pomoc zbudowanego wcze niej modelu 3D daje zdecydowanie pe niejsz informacj na temat powierzchni wype niaj cych szkielet kon- is much more useful in measuring tall buildings (usable range of up to 200 m) and furthermore its scanning path density can be set below 1 mm. On the other hand, the phasebased scanner, when used inside, is much better than the pulsed scanner. For comparison: the full range of scanning of the church interior (that is 360 by 270 degrees) with the pulsed scanner took about 120 min, whereas with the phase-based scanner 23 minutes, with much higher resolution. The phase-based scanner measures many more points within the same time Data registration The first, preliminary stage of data processing includes merging and mutual orientation of the scans acquired from separate stations that is data registration. And so, for the external and internal parts the registration with the use of targets, where the tie points were HDS targets (for both the pulsed scanner and for the phasebased), resulted with the mean error below 3 mm. It is worth noting, that the errors on individual targets reach the values at the level of the scanner measurement accuracy of about 2-3 mm Data processing vectorization and 3D modeling From the point of view of architectural studies, 3D models of objects as well as 2D vector drawings, most often generated in CAD systems, are more and more popular. The data obtained from laser scanning present the surface as a disorganized point cloud. However, they do not present an object as a structure with specific geometry. The 2D vector drawings and 3D models are used to visualize the structure. 2D vector drawing can be generated manually, semi-automatically or automatically. In the first two methods the operator draws a frame of the construction or individual architectural details by defining the lines, edges and points connecting individual elements, maintaining at the same time the topology of the object. This approach is typically used with CAD systems. Automatic generation of 2D vector drawings directly from built earlier 3D model, provides much more complete information about the surfaces filling in the frame of the construction [3]. Fig. 5a and b show four views of the structure of the church in Zukow generated with the use of this method. 676

8 strukcji [3]. Rys. 5a i b przedstawia w czterech rzutach konstrukcj budynku ko cio a w ukowie wygenerowan t w a nie metod. The most common methods of generating 3D models include: Rys. 5. a) widok budynku w czterech rzutach: z góry, z przodu, izometrycznie oraz z boku, b) widok krzy a na wie y ko cio a Fig. 5. a) Four views of the building: top, front, isometric and right side b) view of the cross at the church tower top Najcz ciej stosowanymi metodami generowania modeli 3D s : triangulacja (tzw. ang. meshing) wykorzystuj ca siatk trójk tów o dok adno ci i wielko ci zale nej od liczby punktów oraz z o ono ci obiektu, jednak ta metoda jest problematyczna w przypadku modelowania kszta tów i powierzchni nieregularnych; modelowanie za pomoc bry geometrycznych (tzw. ang. Constructive Solid Geometry), wykorzystuj ce znane figury takie jak: sto ki, prostopad o ciany, walce, kule itp. Metoda ta cechuje si wysokim stopniem generalizacji oraz wymaga pó niejszej weryfikacji ze strony operatora. Rysunek 6a i b przedstawia model wygenerowany za pomoc bry geometrycznych, w cz ci b rysunku widoczne s detale krzy a znajduj cego si na wie y ko cio a. Zamodelowane fragmenty wymaga y wpasowania chmury punktów w zdefiniowane w programie p aszczyzny czy figury geometryczne. Najbardziej problematyczne s elementy o nieregularnym kszta cie lub o z o onej strukturze takich jak: wie a ko cio a, okna, elementy ozdobne rze by, figury itp. Meshing with the use of a network of triangles with the accuracy and size depending on the number of points and complexity of an object. This method, however, is problematic in the case of modeling shapes and irregular surfaces; Constructive Solid Geometry which uses simple solids such as: cones, cuboids, cylinders, spheres, etc. This method provides a high level of generalization and requires subsequent verification of the operator. Fig. 6a and b show the model generated with the use of geometric solids. On the right (fig. 6b) you can see details of the cross on the church tower. The modeled fragments required fitting the planes or solids defined by the program into point clouds. The most problematic are the details with irregular shape or complex structure such as: church tower, windows, details of decorations, sculptures, figures, etc. The 3D model of the church was made on the basis of the point cloud (17 million points) with the use of Cyclon 5.8 and Microstation CloudWorx software. Rys. 6. a) trójwymiarowy model ko cio a w ukowie, b) model krzy a na wie y ko cio a Fig. 6. a) 3D model of the church in uków b) model of the church tower 677

9 Trójwymiarowy model ko cio a wykonany zosta na podstawie chmury punktów (17 mln punktów) z wykorzystaniem oprogramowania Cyclon 5.8 oraz Microstation CloudWorx. 3. Podsumowanie W artykule Autorzy poruszyli najwa niejsze aspekty pozyskiwania oraz przetwarzania danych z naziemnego skanowania laserowego w celu uzyskania informacji o geometrii obiektu na przyk adzie drewnianego ko cio a w ukowie. Celem publikacji by o równie porównanie dwóch ró nych typów skanerów: fazowego i impulsowego oraz ich wykorzystania w tworzeniu dokumentacji architektonicznej. 3. Summary The authors of the paper presented the most important aspects of acqusition and data processing from the terrestrial laser scanner in order to achieve information about the geometry of an object based on example of the wooden church in Zukow. The objective of the paper was also to compare two different types of scanners: the phase-based scanner and the pulsed scanner as well as their practical use in developing architecture documentation. Literatura References [1] Cheng1 X.J., Jin W., Study on Reverse Engineering of Historical Architecture Based on 3D Laser Scanner, Department of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, China. [2] Monti C., Fregonese L., Achille C., Laser scanner application on complex shapes of architecture.profiles extraction processing and 3d modeling, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXIV-5/W10. [3] Pfeifer N., Dorninger P., Nothegger C., Surveying Structures and Buildings with Laser Scanning Future Areas of Application, Institute of Photogrammetry and Remote Sensing, TUV. [4] Ullrich A., Studnicka N. et al., 3D-Laser-Sensors and their Applications in archaeology and Modeling of Historic Buildings, Workshop7 Archäologie und Computer, Vienna [5] K dzierski M., Sanecki J., Walczykowski P., Fry kowska A., Laser scanning of cultural heritage objects, Polish Journal of Environmental Studies, vol.17, 1C, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, Polska Military University of Technology, Warsaw, Poland Streszczenie W przeci gu ostatnich lat zauwa alny jest dynamiczny rozwój bada architektonicznych z wykorzystaniem naziemnego skanowania laserowego (TLS.) Uzyskane dane mog by wykorzystywane do tworzenia trójwymiarowych modeli oraz rysunków wektorowych, szczególnie przy tworzeniu dokumentacji architektonicznej. Jest to bardzo wa- ne w przypadku rze b czy te konstrukcji sakralnych, kiedy potrzebna jest taka dokumentacja do rekonstrukcji lub odbudowy zniszczonych elementów. W artykule przedstawione jest wykorzystanie technologii naziemnego skanowania laserowego na przyk adzie ko cio a drewnianego w ukowie. Artyku prezentuje tak e prób porównania dwóch rodzajów skanera: impulsowego (ScsanStation2) oraz fazowego (HDS6000). Abstract Recently, the use of terrestrial laser scanning has become more and more popular. Data acquired with the use of the terrestrial laser scanner can be used to generate 3D models and 2D vector drawings and especially, to create architecture documentation. It is very important in the case of sacred sculptures or buildings, when reconstruction of damaged elements or construction is needed. In this paper we present laser scanning of the wooden church in Zukow. We also make an attempt to compare two different types of scanners: the pulsed (ScanStation2) and the phase-based scanner (HDS 6000). 678